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전자 장치의 열관리

전문가 제언: ○ 최근 컴퓨터와 같은 전자기기에서 통신 속도의 증가와 부품 크기의 감소에 따라 트랜지스터 수가 급증하고 발열량이 증가하므로, 전자기기 설계에서 열관리의 중요성이 크게 인식되고 있다. 본문에서 미국 3개 대학의 저자들은 이러한 열관리 과제를 해결하기위한 대책을 지금까지 발전된 탄소나노튜브(CNT)를 비롯한 복합재료 등 첨단 고열전도도 재료에서 구하려고 시도하였다.

○ 트랜지스터와 주위온도 사이의 허용 온도강하는 일정하므로 가급적 고열전도도의 재료가 필요하였고, 고전적 열전달이론으로는 실측된 열 계면에서의 엄청난 열저항의 크기를 설명할 수 없어, 마이크로/나노스케일로의 소형화에 맞는 전자 및 소리알(phonon)과 같은 열 전달자(heat carrier)의 역할에 관한 최신 이론을 이해하여야 할 필요성을 밝혔다.

○ 독립적으로 3000W/mK급의 열전도도를 갖는 다중벽 나노튜브(MWNT)나 단일벽 나노튜브(SWNT)와 같은 CNT의 우수한 열전도도를 이용하여 열 계면 재료(TIM)에 사용하려는 연구가 시도되었다.

○ 칩과 히트 스프레더 사이, 히트 스프레더와 히트 싱크 사이에 사용되던 고열전도도 입자를 함유한 고분자 기반의 종래의 TIM은 열응력의 최소화, 열전도도 향상 등의 요구를 받아왔다. 여기에 대해 고열전도도 입자인 니켈과 MWNT를 동시에 함유한 실리콘 고분자 복합재료의 실험결과는 MWNT의 체적함량 2%와 3% 사이에서 MWNT가 없이 니켈 단독 함유되는 경우에 비해 최대 2배로 열전도도가 향상되는 것을 보여주었다. 이 외에도 이 고분자 가공 시의 유변학적(流変學的) 장점과 우수한 기계적 특성으로 전망이 좋아 계속된 연구가 필요할 것이다.

○ 국내 기업에서도 세계 최고 반도체기술의 성공을 지원하기 위해 박막과 계면에서의 소리알의 열전도와 같은 주제에 대해 많은 연구가 축적되었으리라고 예상된다. 또한 비슷한 사례로 마이크로시스템 연구센터에 의한 마이크로스케일 열 유동현상 해석기술이 2001~2010년의 예정으로 연구되고 있어 이 분야 연구에서도 한국이 앞서가기를 바란다.

저자: Patrick K.Schelling et al
자료유형: 학술정보